Bleihaltiges Messing: Ein Leitfaden zu Eigenschaften, Güteklassen und Bearbeitung

Unzählige Metalle und Metalllegierungen werden weltweit in vielfältigen Anwendungen eingesetzt. Ende des 18. Jahrhunderts^th Im 20. Jahrhundert wurde Messing (eine Kupfer-Zink-Legierung) häufig für verschiedene Anwendungen eingesetzt. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts^th Im 20. Jahrhundert wurde bleihaltiges Messing eingeführt, da Messing selbst schwer zu bearbeiten war. Es handelte sich um eine Weiterentwicklung der CNC-Bearbeitung, wodurch die Bearbeitbarkeit von Metallen damals eine große Rolle spielte. Dieser Artikel befasst sich eingehend mit bleihaltigem Messing, seinen Eigenschaften, Sorten und Anwendungsbereichen.

Was ist bleihaltiges Messing?

Messing Es handelt sich um eine Legierung aus Kupfer und Zink mit 60–65 % Cu und 35–40 % Zn. Bleihaltiges Messing ist ein integraler Bestandteil dieser Legierung, die im Folgenden kurz definiert wird:

Definition von bleihaltigem Messing

Bleihaltiges Messing ist ein Bestandteil von Messinglegierungen mit einem Bleigehalt von 1–3 %. Die charakteristische Eigenschaft dieser Legierung ist ihre hervorragende Bearbeitbarkeit, die einfachem Messing fehlt.

Woran erkennt man, ob Messing bleifrei ist?

Der größte Unterschied besteht darin, dass bleihaltiges Messing leichter zu bearbeiten ist als bleifreies Messing. Wenn das Metall relativ hohe Schnittkräfte erfordert, handelt es sich um bleifreies Messing, da die Bearbeitung von bleihaltigem Messing deutlich einfacher ist.

Typische Zusammensetzung von bleihaltigem Messing

Die typische chemische Zusammensetzung ist wie folgt:

• Cu:55-65%
• Zn: 37-40%
• Pb:5 – 3.0 %
• Fe: ≤ 0.35
• Sn:≤ 0.3
• Ni:≤ 0.3

Welches Messing hat den höchsten Bleigehalt?

Üblicherweise darf Messing maximal 3 % Blei enthalten, um eine bessere CNC-Bearbeitbarkeit zu gewährleisten. Beispielsweise enthält UNS C36000 (Automatenmessing) typischerweise 2.5–3.0 Gew.-% Blei, während UNS C38500 gemäß gängigen Normen 2.5–3.5 Gew.-% Blei erreichen kann.

In der Praxis der Zerspanung zeigt sich, dass bleihaltiges Messing mit einem Bleigehalt von über 3 Gew.-% nur geringfügige Verbesserungen bringt. Die Zugabe von Blei verbessert den Spanbruch und reduziert die Schnittkräfte; daher ist ein höherer Bleigehalt unüblich, es sei denn, eine bestimmte Güteklasse oder Norm schreibt dies vor.

Mechanische und physikalische Eigenschaften von bleihaltigem Messing

Ein Metall oder eine Metalllegierung kann in einer Anwendung eingesetzt werden, wenn seine mechanischen und physikalischen Eigenschaften bekannt sind. Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von bleihaltigem Messing sind nachfolgend aufgeführt:

Festigkeits- und Härtebereich

Die Festigkeit und Härte von bleihaltigem Messing sind im Vergleich zu anderen Metallen geringer, da sich das Blei in Form kugelförmiger Partikel entlang der Korngrenzen verteilt.

Duktilität und Formbarkeit

Um die Bearbeitbarkeit zu gewährleisten, werden bei bleihaltigem Messing einige Eigenschaften wie Festigkeit und Umformbarkeit beeinträchtigt. Bei Raumtemperatur ist die Umformbarkeit von bleihaltigem Messing gering. Die Dehnung liegt im Bereich von 10–25 %.

Materialleitfähigkeit

Die Leitfähigkeit eines Materials kann thermischer oder elektrischer Natur sein. Für bleihaltiges Messing gilt:

Elektrische Leitfähigkeit: 25–30 % IACS (niedrig bis mittel)

Wärmeleitfähigkeit: 110–125 W/m·K

Bearbeitbarkeitsbewertung

Blei ist bekannt für seine geringere Härte, seine Weichheit und seine gute Bearbeitbarkeit. Die Zugabe von 1–3 % Blei zu Messing verbessert dessen Bearbeitbarkeit erheblich. Daher weist bleihaltiges Messing eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit auf.

Worin besteht der Unterschied zwischen bleifreiem und bleihaltigem Messing?

Wie bereits erwähnt, besteht die Hauptlegierung aus Messing (Kupfer und Zink), wobei bleihaltiges Messing ein integraler Bestandteil davon ist. In diesem Abschnitt wird der genaue Unterschied zwischen bleifreiem und bleihaltigem Messing erläutert.

Bleihaltiges Messing vs. Messing

Der größte Unterschied zwischen bleihaltigem und bleifreiem Messing liegt im Bleigehalt, wie die folgende Tabelle zeigt. Die Zugabe von Blei zum Messing dient der Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Das Blei verteilt sich in Form kugelförmiger Partikel entlang der Korngrenzen, wodurch die Bearbeitung leichter und schneller vonstattengeht.

Ist die Verwendung von Blei in Messing unbedenklich?

Ob bleihaltiges Messing sicher verwendet werden kann oder nicht, hängt hauptsächlich von der jeweiligen Anwendung ab. Wenn es um Folgendes geht: Sanitärarmaturen Bei Trinkwasserleitungen ist bleihaltiges Messing nicht sicher. Blei gelangt aus den Rohren ins Wasser und kann dort Krebs verursachen.

Wann wurde aufgehört, Blei in Messing zu verwenden?

In den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts^th Im 20. Jahrhundert, als Gesundheitsbehörden erkannten, dass Blei in bleihaltigen Messing-Wasserleitungen die Hauptursache für Krebs ist, verhängten sie Verbote für die Verwendung von Blei in Messing-Armaturen. Blei gilt als eines der giftigsten Metalle.

Grenzwerte für die Bleikonzentration

Blei ist ein giftiges Metall, weshalb seine Konzentration begrenzt ist. Elektrische und elektronische Produkte dürfen einen Bleigehalt von ≤ 0.1 % (homogene Materialien) aufweisen, sind RoHS-konform und EU-zertifiziert.

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Die Rolle von Blei in Messinglegierungen

Blei ist ein sehr weiches und dichtes Metall. Es ist blaugrau. Es ist formbar, korrosionsbeständig und findet in vielen Bereichen Anwendung, ist aber hochgiftig. Seine Dämpfe verursachen Lungenkrebs. Die Rolle von Blei in Messinglegierungen ist für deren Anwendungen sehr wichtig. Beispielsweise wird Messing manchmal Blei zugesetzt, wenn eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

Wie Blei die Bearbeitbarkeit verbessert

Blei vermischt sich nicht mit Kupfer und Zink in Messing. Es bleibt unlöslich und liegt als einzelne, weiche Partikel vor, die sich entlang der Korngrenzen verteilen. Bearbeitung von bleihaltigem MessingDiese Bleipartikel wirken als internes Schmiermittel und verbessern so die Bearbeitbarkeit.

Mikrostruktur von bleihaltigem Messing

In der folgenden Abbildung sind die einzelnen, unlöslichen Bleipartikel entlang der Korngrenzen dargestellt. Diese schwarzen, kugelförmigen Bleipartikel dienen während der Bearbeitung als interne Schmierung.

Grenzen von Blei in Messing

• Die größte Einschränkung von bleihaltigem Messing besteht darin, dass bleihaltiges Messing aufgrund des Verbots und der krebserregenden Wirkung nicht für Trinkwasserleitungen verwendet werden darf. Da es giftig ist, kann es auch nicht für Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden.
• Die Festigkeit, Formbarkeit und Härte des bleihaltigen Messings sind reduziert, daher kann es nicht dort eingesetzt werden, wo Festigkeit erforderlich ist.

Gängige Bezeichnungen für bleihaltiges Messing

Bleihaltiges Messing ist in verschiedenen Bezeichnungen erhältlich, z. B. C36000, C85700 usw. In diesem Abschnitt des Artikels werden einige gängige Messingbezeichnungen erläutert:

1. C36000 Automatenmessing

C36000 weist den höchsten Bleigehalt (1.5 % – 3.5 %) auf und wird daher als Automatenstahl bezeichnet. Je höher der Bleigehalt, desto besser die Bearbeitbarkeit. Das bedeutet, dass diese Sorte für die CNC-Bearbeitung sehr glatt ist. Sie eignet sich optimal für Anwendungen wie:

• Hochpräzise CNC-Bearbeitung
• Präzisionsschrauben, -fittings und -ventile
• Buchsen
• Komplexe Drehteile

2. Messing C34500

Bei diesem bleihaltigen Messing ist der Bleigehalt höher als bei Automatenmessing, was zwar die Bearbeitbarkeit verbessert, aber andere mechanische Eigenschaften beeinträchtigt. Die Werkzeugstandzeit erhöht sich bei dieser Sorte aufgrund der geringeren Aufbauschneidenbildung. Sie eignet sich am besten für:

• Ultrahochgeschwindigkeits-Drehmaschinen
• Elektrische Hardware
• Teile, bei denen die Bearbeitungseffizienz entscheidend ist

3. Messing C85700

Es handelt sich um bleihaltiges Gelbmessing mit einem mittleren Bleigehalt. Es lässt sich gut gießen und mäßig bearbeiten und wird daher im Gusszustand geliefert. Es eignet sich am besten für:

• Guss-Rohrleitungskomponenten
• Architekturhardware
• Dekorative Beschläge
• Ventilkörper

4. Messing C38000

Es hat einen geringeren Bleigehalt als C36000, wodurch die Bearbeitbarkeit eingeschränkt ist, bietet aber gute mechanische Eigenschaften. Es ist als bleiarmes Messing bekannt. Es eignet sich am besten für:

• Kfz-Zubehör
• Bearbeitete und geformte Teile
• Leichte Strukturteile

5. CuZn39Pb3 Messing

Es gilt als gleichwertig mit C38500. Mit einem Bleigehalt von bis zu 3 % ist die Bearbeitbarkeit vergleichbar mit C36000. Es eignet sich am besten für:

1. Stranggepresste Stäbe
2. Bearbeitete Formstücke
3. Architektonische Teile
4. Profile

6. Marine-Bleimessing

Für maritime und korrosive Umgebungen wird bleihaltiges Messing für den Marinebereich verwendet.

1. C48500

Es enthält neben Blei auch Zinn für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund des Zinnanteils ist die Bearbeitbarkeit geringer als bei C36000. Es eignet sich am besten für:

• Pumpenkomponenten
• Armaturen, die dem Meerwasser ausgesetzt sind

2. C46400

Es weist einen höheren Zinngehalt und einen niedrigeren Bleigehalt als C48500 auf. Daher ist die Bearbeitbarkeit geringer, die Korrosionsbeständigkeit jedoch höher.

Es eignet sich am besten für:

• Kondensatorplatten
• Schiffbaukomponenten
• Marine-Befestigungselemente

Andere Bleimaterialien

Andere bleihaltige Messingsorten, wie z. B. C83600, unterscheiden sich etwas von reinem Messing. Sie werden oft als bleihaltiges Messing bezeichnet, haben aber einen geringeren Zinkgehalt und einen höheren Anteil an Blei und Zinn. Sie eignen sich am besten für:

• Lager
• Ventilkörper
• Druckhaltende Gussteile

Wo bleihaltiges Messing üblicherweise verwendet wird

Obwohl bleihaltiges Messing aufgrund der RoHS-Bestimmungen nicht häufig in elektrischen und elektronischen Geräten verwendet werden kann, findet es dennoch in vielen wichtigen Bereichen Anwendung, wie zum Beispiel:

Schiffskomponenten

Marinebauteile sind solche, die dauerhaft im Meerwasser verbleiben. Bleihaltiges Messing wird in zahlreichen Maschinenteilen verwendet. Es findet Anwendung in:

• Seeventilkörper und Ventile
• Borddurchführungen
• Pumpengehäuse und Pumpenanschlüsse
• Laufradnaben und kleine Pumpenanschlüsse
• Schiffsrohrverschraubungen und Adapter
• Ablassschrauben
• Schlauchtüllen und Kupplungen

Befestigungselemente und Zubehör

Bleihaltiges Messing wird für Befestigungselemente und Armaturen verwendet, nicht aufgrund seiner Festigkeit, sondern hauptsächlich aufgrund der Fertigungseffizienz und Maßgenauigkeit. Es findet Anwendung in:

• Schrauben
• Mutter
• Gewindeeinsätze
• Bolzen und kleine Gewindestifte
• Rohrverbindungsstücke
• Klemmringverschraubungen
• Hydraulische und pneumatische Armaturen
• Instrumentierungsarmaturen

Präzisionsgedrehte und bearbeitete Teile

In der Fertigungsindustrie zeichnet sich bleihaltiges Messing durch seine gute Bearbeitbarkeit und die Möglichkeit, enge Toleranzen zu erreichen, aus. Bei präzisionsgedrehten und bearbeiteten Teilen spielt die durch Blei hervorgerufene Mikrostruktur eine wichtige Rolle. Sie ermöglicht eine hervorragende Bearbeitbarkeit, was zu engen Toleranzen, glatten Oberflächen und einer kostengünstigen Serienfertigung führt.

Bleihaltiges Messing in der CNC-Bearbeitung

Bisher wurde bereits mehrfach erwähnt, dass bleihaltiges Messing eine sehr gut bearbeitbare Legierung ist. Dieser Abschnitt des Blogs beschreibt dies genauer:

CNC-Bearbeitbarkeit von bleihaltigem Messing

Bleihaltiges Messing enthält 1–3 % Blei. Dieses vermischt sich nicht mit der Kupfer- und Zinkmatrix, sondern bleibt in Form kugelförmiger Bleipartikel entlang der Korngrenzen bestehen. Bei der CNC-Bearbeitung von bleihaltigem Messing wirken diese Partikel wie ein Schmiermittel, wodurch die Schnittkräfte reduziert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden. Daher ist es hervorragend für die CNC-Bearbeitung geeignet, was wiederum zu engen Toleranzen und einer exzellenten, dauerhaften Oberflächengüte führt.

Typische CNC-Messingteile

Typische CNC-Messingteile sind Teile, die mithilfe von CNC-Maschinenbearbeitungen wie Drehen und Fräsen usw. hergestellt werden. Zu diesen Teilen gehören Schrauben und Stellschrauben, spezielle Präzisionsmuttern, Gewindeeinsätze, Hydraulik- und Pneumatikadapter, Kontakthülsen, Steckverbinderstifte und -klemmen, Buchsen und Distanzstücke usw.

Wie bearbeitet man bleihaltige Messinglegierungen?

Die Bearbeitung von bleihaltiger Messinglegierung ist ein Prozess, der aus mehreren Arbeitsgängen besteht, wie z. B. Drehen, Fräsen und Bohren.

Präzisions-CNC-Drehen von Messing

Das Präzisions-CNC-Drehverfahren kommt zum Einsatz, wenn die Teile kugelförmig sind. Eine enge Toleranz von ±0.01 mm kann erreicht werden. Mit diesem Verfahren werden folgende Teile gefertigt:

• Düsen und Ventilkomponenten
• Schlauchtüllen und Kupplungen
• Buchsen, Hülsen und Distanzstücke
• Klemmverschraubungen und Klemmringe

Präzisions-CNC-Fräsen von Messing

Das Präzisions-CNC-Fräsverfahren wird für Bauteile aus bleihaltigem Messing mit komplexer Geometrie eingesetzt. Es eignet sich zur Fertigung der folgenden Teile mit einer Maßgenauigkeit von ±0.01 mm.

• Verteiler und Verteilerblöcke
• Elektrische Steckverbindergehäuse
• Messing-Anschlussklemmen
• Pumpendeckel
• Kundenspezifisch gefertigte Teile

Gewindeschneiden und Bohren

Bohren

Dieses Verfahren wird verwendet, um Löcher in Messingteile, wie zum Beispiel in Platten, einzubohren, um diese mit Muttern und Schrauben zu verbinden.

Tapping

Für Innen- und Außengewinde, wie sie beispielsweise bei Messingschrauben und -muttern vorkommen, wird das Gewindeschneidverfahren angewendet.

Konstruktionstipps für die Bearbeitung von bleihaltigem Messing

1. Vermeiden Sie unnötig enge Toleranzen in der Konstruktion.
2. Versuchen Sie, vorhandene Stresspunkte zu beseitigen.
3. Vermeiden Sie scharfe Kanten und Ecken.
4. Versuchen Sie, die Dicke zu erhöhen, sofern dies aufgrund der geringeren Festigkeit von bleihaltigem Messing nicht kritisch ist.

Bleihaltiges Messing im Vergleich zu anderen Metallen

Es gibt verschiedene Metalle, die in unterschiedlichen Anwendungsbereichen verwendet werden. Daher ist es nicht einfach, bleihaltiges Messing mit all diesen Metallen zu vergleichen. Bleihaltiges Messing unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von Edelstahl, Aluminium und Messing selbst.

Bleihaltiges Messing vs. Edelstahl

Edelstahl ist im Vergleich zu bleihaltigem Messing ein sehr festes und äußerst korrosionsbeständiges Metall. Es gibt Hunderte von Edelstahlsorten, die sich hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit unterscheiden. Edelstahl wird im Bauwesen, in Trinkwasseranwendungen und im Schiffbau eingesetzt. Seine Bearbeitbarkeit ist im Vergleich zu bleihaltigem Messing geringer.

Bleihaltiges Messing vs. Aluminium

Aluminium und seine Legierungen finden in vielen wichtigen Anwendungsbereichen Verwendung, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt sowie bei elektrischen Leitungen. Dank einer Passivschicht auf der Oberfläche ist seine Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet. Es ist fester als bleihaltiges Messing, lässt sich jedoch schlechter bearbeiten.

Wie wählt man die richtige Güteklasse für bleihaltiges Messing aus?

Die verschiedenen Sorten von bleihaltigem Messing unterscheiden sich hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und Festigkeit. Diese Unterschiede werden durch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung erzielt. Steht beispielsweise die Festigkeit im Vordergrund, ist bleihaltiges Messing mit einem höheren Zinkgehalt vorzuziehen.

Fazit

Bleihaltiges Messing ist ein Messing mit einem höheren Bleigehalt, typischerweise zwischen 1.5 % und 3.5 %. Das Blei dient der Verbesserung der Bearbeitbarkeit. Da sich die kugelförmigen Bleipartikel nicht mit der Kupfer-Zink-Matrix vermischen, verteilen sie sich entlang der Korngrenzen und wirken während der Bearbeitung als interne Schmierstoffe. Bleihaltiges Messing ist unter verschiedenen Bezeichnungen erhältlich, z. B. C36000, C34500 usw. Diese unterscheiden sich im Bleigehalt und somit in der Bearbeitbarkeit. Bleihaltiges Messing findet Anwendung in vielen Bereichen, von einfachen Ventilgehäusen bis hin zu Schiffskomponenten, was seine Bedeutung unterstreicht.

Häufig gestellte Fragen zu bleihaltigem Messing

Enthält altes Messing Blei?

Nein, am Ende des 18.^th Jahrhundert und Beginn des 19. Jahrhunderts^th Im 19. Jahrhundert wurde Messing Blei beigemischt, um die Bearbeitung zu erleichtern.

Kann man Blei aus Messing entfernen?

Nein, das ist weder wirtschaftlich noch praktisch möglich. Die Bleipartikel sind physikalisch entlang der Korngrenzen eingeschlossen.

Enthalten alle Messingarmaturen Blei?

Nein, moderne Messingarmaturen werden unter strengen Grenzwerten für Blei hergestellt. Ältere Armaturen könnten jedoch einen signifikanten Bleigehalt aufweisen.

Enthält Gelbmessing Blei?

Nein, die Farbe von Messing gibt keinen Aufschluss darüber, ob es bleihaltig oder bleifrei ist. Um festzustellen, ob es sich um bleihaltiges Messing handelt, konsultieren Sie bitte Zertifizierungen und die spezifische Gütebezeichnung.

Wann sollte ich bleihaltiges Messing wählen?

Wenn glatte Oberflächen und enge Toleranzen bei geringerer Festigkeit erforderlich sind, sollten Sie bleihaltiges Messing wählen.